3D-Druck – wir stehen erst am Anfang

Hinten noch Punktewolke, vorn schon Flächenmodell - Der Hase zeigt den Prozess.

Ich habe gestern in einer Oldtimerzeitschrift gelesen, dass inzwischen 3D-Drucker benutzt werden, um verlorene oder stark beschädigte Metallteile zu replizieren. Das Bauteil beziehungsweise seine Überreste werden 3D-gescannt, in einer CAD-Software aufbereitet und ergänzt. Dieses Modell wird dann ausgedruckt und in einer Sandgussform abgeformt. So lassen sich beispielsweise historische Kühlerfiguren nachgießen – im schlimmsten Fall nur anhand von Fotos, die als Vorlage für das CAD-Modell dienen. Interessant ist das Verfahren auch für Teile, die zum Abformen zerlegt werden müssten, beispielsweise Teile, die aus mehreren Bestandteilen zusammengelötet wurden.

Hinten noch Punktewolke, vorn schon Flächenmodell - Der Hase zeigt den Prozess.

Hinten noch Punktewolke, vorn schon Flächenmodell – Der Hase zeigt den Prozess.

Ich finde das ein gutes Beispiel dafür, in welche Bereiche der 3D-Druck inzwischen ausstrahlt – es ist spannend, die Entwicklung zu beobachten, auch ohne alberne Meldungen wie das nicht mehr zu ertragende Gerede über gedruckte Waffen oder die kürzlich aufgetauchte Nudeldruckmaschine. Die Möglichkeit, reale, beliebig geformte Teile recht kostengünstig zu erzeugen, bietet weit mehr Möglichkeiten, als wir uns heute träumen lassen.

Gerade die Kombination aus 3D-Scanner, CAD-Software und 3D-Drucker eröffnet eine ganze Welt von Möglichkeiten. Denn es ist so möglich, ein beliebig komplexes Teil zu digitalisieren, zu verändern und wieder auszugeben. Wenn es darum geht, Dinge wiederherzustellen, ein hochinteressanter Prozess. Man scannt beispielsweise die Teile eines zerbrochenen Objekts ein, setzt diese in PTC Creo wieder zusammen und druckt sie aus. Der Zwischenschritt mit der Sandgussform eröffnet dem versierten Bastler oder spezialisierten Betrieben sogar die Welt der Metallteile.

Und es finden sich viele Beispiele, wo nur noch ein beschädigtes oder verschlissenes Musterteil vorhanden ist, auf dessen Basis ein Ersatzteil hergestellt werden muss – vom Oldtimer über archäologische Anwendungen bis hin zu Ersatzteilen für Maschinen, die aufgrund des Alters der Maschine oder weil der Lieferant die letzte Wirtschaftskrise nicht überlebt hat, nicht mehr lieferbar sind.

Doch vor dem schönen Ergebnis steht noch eine Hürde: Das gescannte Modell liegt meist als Punktewolke vor, denn der 3DScanner erzeugt keine Flächen, sondern Millionen von Punkten mit X/Y/Z-Koordinaten. Aus dieser Punktewolke müssen erst einmal Flächen und dann eventuell ein Volumenmodell erzeugt werden, um das Modell bearbeiten zu können. PTC bietet mit der PTC Creo Reverse Engineering Extension eine Möglichkeit, Punktewolken zu verfeinern und aus diesen Daten ein bearbeitbares 3D-Modell zu erstellen.

Die Punktewolken sind nicht direkt zu verwenden, denn sie beinhalten oft Ausreißer, also Punkte, die nicht auf der Oberfläche liegen, die zunächst entfernt werden müssen. Zudem schwanken die Messpunkte etwas, es muss also eine Glättung der Messwerte durchgeführt werden – und das so, dass das Ergebnis der Vorlage möglichst genau entspricht, die in der PTC Creo Reverse Engineering Extension enthaltenen Verifizierungstools sorgen dafür, dass diese Übereinstimmung gewährleistet werden kann. Wichtig sind auch Tools, um Lücken in den Scandaten – beispielsweise Hinterschnitte, in die der Scanner nicht „hineinsehen“ konnte – zu füllen und ein „wasserdichtes“ Modell erzeugen zu können.

Moderne CAD-Tools sind die Klammer zwischen 3D-Scannen und –Drucken und ermöglichen es, beschädigte oder zerbrochene Teile nachzufertigen. Ein integriertes Reverse Engineering-Tool die die PTC Creo Reverse Engineering Extension bringt den gesamten Prozess unter eine Bedieneroberfläche und erhöht so die Produktivität und Effizienz.

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